电路中各种地，数字地DGND、模拟地AGND、功率地PGND、电源地GND、交流地AGND、大地EGND的区别及处理

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问一个简单而又很难回答的电路问题：电路中的地线GND，它的本质是什么？

本质:为电路提供低阻抗回路.

在PCB Layout布线过程中，工程师都会面临不同的GND地线处理。

这是为什么呢？

在电路原理设计阶段，为了降低电路之间的互相干扰，工程师一般会引入不同的GND地线，作为不同功能电路的0V参考点，形成不同的电流回路。

GND地线的分类

1、模拟地线AGND

模拟地线AGND，主要是用在模拟电路部分，如模拟传感器的ADC采集电路，运算放大比例电路等等。

在这些模拟电路中，由于信号是模拟信号，是微弱信号，很容易受到其他电路的大电流影响。如果不加以区分，大电流会在模拟电路中产生大的压降，会使得模拟信号失真，严重可能会造成模拟电路功能失效。

2、数字地线DGND

数字地线DGND，显然是相对模拟地线AGND而言，主要是用于数字电路部分，比如按键检测电路，USB通信电路，单片机电路等等；

之所以设立数字地线DGND，是因为数字电路具有一个共同的特点，都属于离散型的开光量信号，只有数字“0”和数字“1”区分。

数字信号

（来源：芯片哥）

在由数字“0”电压跳变成数字“1”电压的过程中，或者由数字“1”电压跳变成数字“0”电压的过程中，电压产生了一个变化，根据麦克斯韦电磁理论，变化的电流周围会产生磁场，也就形成了对其他电路的EMC辐射。

没办法，为了降低电路的EMC辐射影响，必须使用一个单独的数字地线DGND，让其他电路得到有效的隔离。

3、功率地线PGND

模拟地线AGND也好，数字地线DGND也罢，它们都是小功率电路。在大功率电路中，如电机驱动电路，电磁阀驱动电路等等，也是存在一个单独的参考地线，这个参考地线叫做功率地线PGND。

大功率电路，顾名思义，是电流比较大的电路。很显然大的电流，容易造成不同功能电路之间的地偏移现象。

地偏移现象

（来源：芯片哥）

一旦电路中存在地偏移，那么原来的5V电压就可能不是5V了，而是变成了4V。因为5V电压是参考GND地线0V而言，如果地偏移使得GND地线由0V抬升到了1V，那么之前的5V（5V-0V=5V）电压就变成了现在的4V（5V-1V=4V）了。

4、电源地线GND

模拟地线AGND，和数字地线DGND以及功率地线PGND，都被归类为直流地线GND。这些不同种类的地线，最后都要汇集在一起，作为整个电路的0V参考地线，这个地线叫做电源地线GND。

电源，是所有电路的能量来源。所有电路工作需要的电压电流，均是来自电源。因此电源的地线GND，是所有电路的0V电压参考点。

这就是为什么其他类型的地线，无论是模拟地线AGND，数字地线DGND还是功率地线PGND，最后都需要与电源地线GND汇集在一起。

5、交流地线CGND

交流地线CGND，一般是存在于含有交流电源的电路项目中，如AC-DC交流转直流电源电路。

AC-DC电源电路，分为两个部分。电路中的前级是AC交流部分，电路中的后级是DC直流部分，这就被迫形成了两个地线，一个是交流地线，另一个是直流地线。

交流地线作为交流电路部分的0V参考点，直流地线作为直流电路部分的0V参考点。通常为了在电路中统一一个地线GND，工程师会将交流地线通过一个耦合电容或者电感与直流地线连接在一起。

6、大地地线EGND

人体的安全电压是在36V以下，超过36V的电压如果施加在人体身上，会导致人体受到损伤，这是工程师在开发设计电路项目方案的一个安全常识。

为了增强电路的安全系数，工程师一般在高压大电流的项目中使用大地的地线EGND，例如在家用电器电风扇、电冰箱、电视机等电路中。

具有大地地线EGND保护功能的插座

家用电器的插座，为什么是3个接线端子？220V交流电只需要火线和零线，两根就可以，那为什么插座是3个接线端子呢？

插座的3个接线端子，其中的两个端子是用于220V的火线和零线，另外一个端子就是起保护作用的大地地线EGND。

芯片哥需要重点指出的是大地地线EGND，它仅仅是连接到我们的地球，起到高压保护作用，没有参与项目电路功能，与电路功能无关。

所以大地地线EGND，与其他类型的地线GND是存在明显电路含义区别的。

细分GND地线的意义

工程师可能会问，一个地线GND怎么会有这么多区分，简单的电路问题怎么弄得这么复杂？

为什么需要引入这么多细分的GND地线功能呢？

虽然这样操作简便，但这将导致一系列问题：

问题1 信号串扰

假如将不同功能的地线GND直接连接在一起，大功率电路通过地线GND，会影响小功率电路的0V参考点GND，这样就产生了不同电路信号之间的串扰。

问题2 信号精度

模拟电路，它的考核核心指标就是信号的精度。失去精度，模拟电路也就失去了原本的功能意义。

交流电源的地线CGND由于是正弦波，是周期性的上下波动变化，它的电压也是上下波动，不是像直流地线GND一样始终维持在一个0V上不变。

将不同电路的地线GND连接在一起，周期性变化的交流地线CGND会带动模拟电路的地线AGND变化，这样就影响了模拟信号的电压精度值了。

问题3 EMC实验

信号越弱，对外的电磁辐射EMC也就越弱；信号越强，对外的电磁辐射EMC也就越强。

假如将不同电路的地线GND连接在一起，信号强电路的地线GND，直接干扰了信号弱电路的地线GND。其后果是

原本信号弱的电磁辐射EMC，也成为了对外电磁辐射强的信号源，增加了电路处理EMC实验的难度。

问题4 电路可靠性

电路系统之间，信号连接的部分越少，电路独立运行的能力越强；信号连接的部分越多，电路独立运行的能力就越弱。

试想，如果两个电路系统A和电路系统B，没有任何的交集，电路系统A的功能好坏显然是不能影响电路系统B的正常工作，同样电路系统B的功能好坏也是不能影响电路系统A的正常工作。

好比一对陌生男女，在没有成为恋人之前，女生的情绪变化是不会影响这个男生的心情的，因为他们没有任何交集。

假如在电路系统中，将不同功能的电路地线连接在一起，就相当于增加了电路之间干扰的一个联系纽带，也即降低了电路运行的可靠性.

电路中各种地的区别及处理

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数字地与模拟地区别 

       数字地、模拟地互相会影响不是因为一个叫数字，一个叫模拟，而是他们用了同一部电梯：地，而这部电梯所用的井道就是我们在PCB上布得地线。模拟回路的电流走这条线，数字回路的电流也走这条线，本来无可厚非，线布着就是用来导通电流的，可问题出在这根线上有电阻！而且最根本的问题是走这条线的电流要去2个不同的回路。假设一下：有2股电流，数流，模流同时从地出发。有2个器件：数字件和模拟件。若2个回路不分开，数流模流走到数字件的接地端前的时候，损耗的电压为V=（数流+模流）X走线电阻，相当于数字器件的接地端相对于地端升高了V，数字器件不满意了，我承认会升高少许电压，数流的那部分我认了，但模流的为什么要加在我头上？同理模拟器件也会同样抱怨！

       两个解决方案：第1个：你布的PCB线没有阻抗，自然不会引起干扰，就像2、3楼直接往下跳，那是井道最宽的时候，也就是可以装一个无限大的电梯，自然谁都不影响谁，但谁都知道，This is mission impossible！第2个：2条回路分开走，数流，模流分开，既数地、模地分开。

       同理，有时虽在模拟回路中，但也要分大、小电流回路，就是避免相互干扰。所谓的干扰就是：2个不同回路中的电流在PCB走线上引起的电压，这2部分电压互相叠加而产生的。       

       下面再具体介绍，简单来说，数字地是数字电路部分的公共基准端，即数字电压信号的基准端；模拟地是模拟电路部分的公共基准端，模拟信号的电压基准端（零电位点）。

一、分为数字地和模拟地的原因

二、数字地和模拟地处理的基本原则如下

三、四种解决方法

       铁氧体磁珠不仅可用于电源电路中滤除高频噪声（可用于直流和交流输出），还可广泛应用于其它电路，其体积可以做得很小。特别是在数字电路中，由于脉冲信号含有频率很高的高次谐波，也是电路高频辐射的主要根源，所以可在这种场合发挥磁珠的作用。在电路中只要导线穿过它即可。当导线中电流穿过时，铁氧体对低频电流几乎没有什么阻抗，而对较高频率的电流会产生较大衰减作用。

四.电感与磁珠的区别

五、几种方法综述

电路中各种地的接地处理
 

        除了正确进行接地设计、安装,还要正确进行各种不同信号 的接地处理。控制系统中，大致有以下几种地线：

        (1)数字地：也叫逻辑地，是各种开关量(数字量)信号的零电位。

        (2)模拟地：是各种模拟量信号的零电位。

        (3)信号地：通常为传感器的地。

        (4)交流地：交流供电电源的地线，这种地通常是产生噪声的地。

        (5)直流地：直流供电电源的地。

        (6)屏蔽地：也叫机壳地，为防止静电感应和磁场感应而设。

        以上这些地线处理是系统设计、安装、调试中的一个重要问题。下面就接地问题提出一些看法：

        (1)控制系统宜采用一点接地。

一般情况下,高频电路应就近多点接地，低频电路应一点接地。在低频电路中，布线和元件间的电感并不是什么大问题，然而接地形成的环路的干扰影响很大，因此，常以一点作为接地点;但一点接地不适用于高频，因为高频时，地线上具有电感因而增加了地线阻抗，同时各地线之间又产生电感耦合。一般来说，频率在1MHz以下,可用一点接地;高于10MHz时，采用多点接地;在1～10MHz之间可用一点接地，也可用多点接地。

        (2)交流地与信号地不能共用。

由于在一段电源地线的两点间会有数mV甚至几V电压，对低电平信号电路来说，这是一个非常重要的干扰，因此必须加以隔离和防止。

        (3)浮地与接地的比较。

全机浮空即系统各个部分与大地浮置起来，这种方法简单，但整个系统与大地绝缘电阻不能小于50MΩ。这种方法具有一定的抗干扰能力，但一旦绝缘下降就会带来干扰。还有一种方法，就是将机壳接地，其余部分浮空。这种方法抗干扰能力强，安全可靠，但实现起来比较复杂。

        (4)模拟地。模拟地的接法十分重要。

为了提高抗共模干扰能力，对于模拟信号可采用屏蔽浮技术。对于具体模拟量信号的接地处理要严格按照操作手册上的要求设计。

        (5)屏蔽地。

在控制系统中为了减少信号中电容耦合噪声、准确检测和控制，对信号采用屏蔽措施是十分必要的。根据屏蔽目的不同，屏蔽地的接法也不一样。电场屏蔽解决分布电容问题，一般接大地;电磁场屏蔽主要避免雷达、电台等高频电磁场辐射干扰。利用低阻金属材料高导流而制成，可接大地。磁场屏蔽用以防磁铁、电机、变压器、线圈等磁感应，其屏蔽方法是用高导磁材料使磁路闭合，一般接大地为好。当信号电路是一点接地时，低频电缆的屏蔽层也应一点接地。如果电缆的屏蔽层地点有一个以上时，将产生噪声电流，形成噪声干扰源。当一个电路有一个不接地的信号源与系统中接地的放大器相连时，输入端的屏蔽应接至放大器的公共端;相反，当接地的信号源与系统中不接地的放大器相连时，放大器的输入端也应接到信号源的公共端。

        对于电气系统的接地，要按接地的要求和目的分类，不能将不同类接地简单地、任意地连接在一起，而是要分成若干独立的接地子系统，每个子系统都有其共同的接地点或接地干线，最后才连接在一起，实行总接地。

        Q1：为什么要接地?

        Answer：接地技术的引入最初是为了防止电力或电子等设备遭雷击而采取的保护性措施，目的是把雷电产生的雷击电流通过避雷针引入到大地，从而起到保护建筑物的作用。同时，接地也是保护人身安全的一种有效手段，当某种原因引起的相线(如电线绝缘不良，线路老化等)和设备外壳碰触时，设备的外壳就会有危险 电压产生，由此生成的故障电流就会流经PE线到大地，从而起到保护作用。随着电子通信和其它数字领域的发展，在接地系统中只考虑防雷和安全已远远不能满足 要求了。比如在通信系统中，大量设备之间信号的互连要求各设备都要有一个基准‘地’作为信号的参考地。而且随着电子设备的复杂化，信号频率越来越高，因此，在接地设计中，信号之间的互扰等电磁兼容问题必须给予特别关注，否则，接地不当就会严重影响系统运行的可靠性和稳定性。最近，高速信号的信号回流技术 中也引入了“地”的概念。

        Q2：接地的定义

        Answer:在现代接地概念中、对于线路工程师来说，该术语的含义通常是‘线路电压的参考点’;对于系统设计师来说，它常常是机柜或机架;对电气工程师来说，它是绿色安全地线或接到大地的意思。一个比较通用的定义是“接地是电流返回其源的低阻抗通道”。注意要求是”低阻抗”和“通路”。

        Q3：常见的接地符号

        Answer:PE,PGND,FG-保护地或机壳;BGND或DC-RETURN-直流-48V(+24V)电源(电池)回流;GND-工作地;DGND-数字地;AGND-模拟地;LGND-防雷保护地 .GND在电路里常被定为电压参考基点。从电气意义上说，GND分为电源地和信号地。PG是Power Ground(电源地)的缩写。另一个是 Signal Ground(信号地)。实际上它们可能是连在一起的(不一定是混在一起哦!)。两个名称，主要是便于对电路进行分析。进一步说，还有因电路形式不同而必须区分的两种“地”：数字地，模拟地.数字地和模拟地都有信号地、电源地两种情况。数字地和模拟地之间，某些电路可以直接连接，有些电路要用电抗器连接，有些电路不可连接。

        Q4：合适的接地方式

        Answer:接地有多种方式，有单点接地，多点接地以及混合类型的接地。而单点接地又分为串联单点接地和并联单点接地。一般来说，单点接地用于简单电路，不同功能模块之间接地区分，以及低频(f10MHz)电路时就要采用多点接地了或者多层板(完整的地平面层)。

        Q5：信号回流和跨分割的介绍

        Answer：对于一个电子信号来说，它需要寻找一条最低阻抗的电流回流到地的途径，所以如何处理这个信号回流就变得非常的关键。

        第一，根据公式可以知道，辐射强度是和回路面积成正比的，就是说回流需要走的路径越长，形成的环越大，它对外辐射的干扰也越大，所以，PCB布板的时候要 尽可能减小电源回路和信号回路面积。

        第二，对于一个高速信号来说，提供有好的信号回流可以保证它的信号质量，这是因为PCB上传输线的特性阻抗一般是以地层(或电源层)为参考来计算的，如果 高速线附近有连续的地平面，这样这条线的阻抗就能保持连续，如果有段线附近没有了地参考，这样阻抗就会发生变化，不连续的阻抗从而会影响到信号的完整性。所以，布线的时候要把高速线分配到靠近地平面的层，或者高速线旁边并行走一两条地线，起到屏蔽和就近提供回流的功能。

        第三，为什么说布线的时候尽量不要跨电源分割，这也是因为信号跨越了不同电源层后，它的回流途径就会很长了，容易受到干扰。当然，不是严格要求不能跨越电源分割，对于低速的信号是可以的，因为产生的干扰相比信号可以不予关心。对于高速信号就要认真检查，尽量不要跨越，可以通过调整电源部分的走线。(这是针对多层板多个电源供应情况说的)

        Q6：为什么要将模拟地和数字地分开，如何分开?

        Answer：模拟信号和数字信号都要回流到地，因为数字信号变化速度快，从而在数字地上引起的噪声就会很大，而模拟信号是需要一个干净的地参考工作的。如果模拟地和数字地混在一起，噪声就会影响到模拟信号。 一般来说，模拟地和数字地要分开处理，然后通过细的走线连在一起，或者单点接在一起。总的思想是尽量阻隔数字地上的噪声窜到模拟地上。当然这也不是非常严格的要求模拟地和数字地必须分开，如果模拟部分附近的数字地还是很干净的话可以合在一起。

        Q7：单板上的信号如何接地?

        Answer：对于一般器件来说，就近接地是最好的，采用了拥有完整地平面的多层板设计后，对于一般信号的接地就非常容易了，基本原则是保证走线的连续性，减少过孔数量;靠近地平面或者电源平面，等等。

        Q8：单板的接口器件如何接地?

        Answer：有些单板会有对外的输入输出接口，比如串口连接器，网口RJ45连接器等等，如果对它们的接地设计得不好也会影响到正常工作，例如网口互连有误码，丢包等，并且会成为对外的电磁干扰源，把板内的噪声向外发送。一般来说会单独分割出一块独立的接口地，与信号地的连接采用细的走线连接，可以串上 0欧姆或者小阻值的电阻。细的走线可以用来阻隔信号地上噪音过到接口地上来。同样的，对接口地和接口电源的滤波也要认真考虑。

        Q9：带屏蔽层的电缆线的屏蔽层如何接地?

        Answer：屏蔽电缆的屏蔽层都要接到单板的接口地上而不是信号地上，这是因为信号地上有各种的噪声，如果屏蔽层接到了信号地上，噪声电压会驱动共模电流沿屏蔽层向外干扰，所以设计不好的电缆线一般都是电磁干扰的最大噪声输出源。当然前提是接口地也要非常的干净混合电路里面做标示用的,VCC表示模拟信号电源,GND表示模拟信号地,VDD表示数字信号电源,VSS表示数字电源地 。VCC主要表示Bipolar电路的电源，C表示Collector集电极,电源一般接在NPN的集电极(或PNP的发射极)，集成电路刚出现时只有NPN管，后来才有集成进去的PNP管。VDD/VSS一般表示MOS电路的电源和“地”，D/S分别表示MOS管的Drain(漏)/Source(源)。

        一、解释

        VCC：C=circuit 表示电路的意思, 即接入电路的电压;

        VDD：D=device表示器件的意思, 即器件内部的工作电压;

        VSS：S=series表示公共连接的意思，通常指电路公共接地端电压。

        二、说明

        1、对于数字电路来说，VCC是电路的供电电压,VDD是芯片的工作电压(通常Vcc>Vdd)，VSS是接地点。

        2、有些IC既有VDD引脚又有VCC引脚，说明这种器件自身带有电压转换功能。

        3、在场效应管(或COMS器件)中，VDD为漏极，VSS为源极，VDD和VSS指的是元件引脚，而不表示供电电压。

        VDD:电源电压(单极器件);电源电压(4000系列数字电 路);漏极电压(场效应管)

        VCC：电源电压(双极器件);电源电压(74系列数字电路);声控载波(Voice ControlledCarrier)

        VSS:地或电源负极

        VEE：负电压供电;场效应管的源极(S)

        VPP：编程/擦除电压。

        详解：

        在电子电路中，VCC是电路的供电电压, VDD是芯片的工作电压：

        VCC：C=circuit表示电路的意思, 即接入电路的电压， D=device 表示器件的意思, 即器件内部的工作电压，在普通的电子电路中，一般Vcc>Vdd !

VSS：S=series表示公共连接的意思，也就是负极。

有些IC 同时有VCC和VDD， 这种器件带有电压转换功能。